JP2009148934A - 樹脂封止金型および当該樹脂封止金型の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂封止後のリードフレームを、決まられた水平方向の位置を維持したままでリフトすることを可能とし、搬送機構によって迅速且つ正確な把持を可能とする。
【解決手段】半導体チップ１５２が搭載されたリードフレーム１５０をクランプした上で、当該リードフレーム１５０の一部を樹脂１６０にて封止するための樹脂封止金型１００であって、樹脂封止後のリードフレーム１５０を金型表面から離型するためのエジェクトピン１２０、１２２、１２６と、金型に対するリードフレーム１５０の水平方向の位置を確定するリードフレーム位置決めピン１２４と、を備え、離型する際に、リードフレーム位置決めピン１２４を、エジェクトピン１２０、１２２、１２６と連動してエジェクトピン１２０、１２２、１２６の突出（移動）する方向と同じ方向に突出（移動）させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップを樹脂にて封止する樹脂封止の技術分野に関する。

半導体製品はそのままでは外部環境の影響を受け易いため、リードフレームなどの被成形品上に搭載された後、熱硬化性樹脂等によって樹脂封止が行われる。

この樹脂封止は、例えば、対向する２つの金型にてリードフレームをクランプし、当該クランプした状態にて溶融した樹脂を搭載される半導体製品の周囲へと流し込むことによって行われる。

このような樹脂封止に用いられる金型（装置）として特許文献１に記載されている樹脂封止金型（樹脂封止装置）が公知である。樹脂封止後のリードフレームは、その性質上、金型表面に密着する場合がある。特許文献１に記載されている樹脂封止金型（樹脂封止装置）では、所定のタイミングで金型内からキャビティ側に突出（移動）可能なエジェクトピン（エジェクトピン）を備えており、樹脂封止後のリードフレームを金型表面から離型させるにあたり当該エジェクトピンを突出（移動）させてリードフレームを金型から離型させている。

また、離型されたリードフレームは、別途備わる搬送機構によって金型内から次工程へと搬送される。

特開平６−１６６０６７号公報

発明者は、上記のようにエジェクトピンにより離型したリードフレーム（樹脂封止後の被成形品：成形品）を搬送機構により保持して搬送する際に、当該エジェクトピンによってリードフレームをリフトした状態のままで搬送機構により搬送させるという着想を得た。即ち発明者は、図４に示しているように、樹脂封止後のリードフレーム５０（半導体チップ５２が搭載されている）をエジェクトピン（ランナ用エジェクトピン２０、キャビティ用エジェクトピン２２、リードフレーム用エジェクトピン２５）にてリフトした状態（図４（Ｂ）参照）でチャック機構８０などの搬送機構によって把持する方が、離型後のリードフレーム５０が金型表面上に載置されている状態（エジェクトピンによる離型後に、ピンが金型内に収納されることによって載置された状態）のままチャック機構８０により把持するよりも容易に把持できるという着想である。

しかしながら、当該リフトによってチャック機構８０によるリードフレームの把持自体は容易となるものの、当該リフトによって、リードフレームの水平方向の位置（金型に対する位置）にズレが発生し、ときにチャック機構８０による把持が困難となることがあるという問題が生じた。

即ち、リードフレームは、例えばリードフレームの四隅に「穴（位置決め穴）」が形成されており、当該穴に対して金型表面上に形成された位置決めピン等の「位置決め機構」によって水平方向の位置が確定されている。しかしながらエジェクトピンによるリフトによって当位置決めピンによる位置の規制から外れ、プレス等の振動によってリードフレームの位置にズレが発生するというメカニズムである。なお、位置決めピンの長さを、エジェクトピンのリフトによっても抜け切らない程度にまで長くするという手法により同様の効果が期待できるが、このような手法ではリードフレームのセッティング（リードフレームの金型表面へのセッティング）そのものが困難となるため望ましくない。

本発明はかかる問題点を解決するべくなされたものであって、樹脂封止後のリードフレームを、決まられた水平方向の位置を維持したままでリフトすることを可能とし、搬送機構によって迅速且つ正確な把持を可能とすることをその課題とするものである。

本発明は、半導体チップが搭載された被成形品をクランプした上で、当該被成形品の一部を樹脂にて封止するための樹脂封止金型であって、樹脂封止後の前記被成形品を金型表面から離型するためのエジェクトピンと、当該金型に対する前記被成形品の水平方向の位置を確定する位置決め機構と、を備え、離型する際に、前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと連動して前記エジェクトピンの突出（移動）する方向と同じ方向に突出（移動）させることにより、上記課題を解決するものである。

即ち、エジェクトピンの突出（移動）によってリードフレーム（樹脂封止後の被成形品）がリフトした場合でも、リードフレームの位置決め機構も連動して突出（移動）するため、例えば振動等が生じてもリードフレームの位置ズレが発生することを効果的に防止することが可能となっている。更に、リードフレームはエジェクトピンによってリフトされた状態にある為、搬送機構が容易に把持することが可能である。

また、前記位置決め機構が、前記被成形品の一部を貫通する位置決めピンとすれば、簡易な構造で効果的にリードフレームの位置を規制することが可能となる。

また、前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと共通の機構によって突出（移動）するような構成を採用すれば、別途異なる機構（突出（移動）のための機構）を構成する必要がなく、低コストで実現することができる。即ち、例えば図４にて示したリードフレーム用エジェクトピン２５をそのまま利用し、当該ピンの先端を突起させる等により実現することが可能となる。

また、前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと別の機構によって突出（移動）する構成とすれば、エジェクトピンと位置決め機構との「突出（移動）タイミング」や「突出量（移動量）」の微調整が容易となる。

また本発明は見方を変えると、半導体チップが搭載された被成形品をクランプした上で、当該被成形品の一部を樹脂にて封止するための樹脂封止金型の使用方法であって、樹脂封止後の前記被成形品を金型表面から離型するためにエジェクトピンを突出（移動）させる工程と、当該エジェクトピンの移動と連動して、当該金型に対する前記被成形品の水平方向の位置を確定する位置決めピンを（例えば同時に）突出（移動）させる工程と、を含むことを特徴とする樹脂封止金型の使用方法として捉えることも可能である。

本発明を適用することにより、搬送機構による把持不良を防止できる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型１００の平面図である。図２は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型１００の側断面図（図１における矢示II-II線）である。図３は、エジェクトピンによる樹脂封止後の被成形品のエジェクト状態を模式的に示した図である。

<樹脂封止金型の構造>
本発明に係る樹脂封止金型１００は、上型（図示していない）と下型１０１とで構成されている。この上型と下型１０１は、図示せぬプレス機構によって所定のタイミングで互いに当接・離間することが可能とされている。また、この樹脂封止金型１００は樹脂封止装置内に設置されている。樹脂封止装置には、別途、樹脂封止前のリードフレーム（被成形品）等を供給するための被成形品供給機構、封止材料としての樹脂を供給するための樹脂供給機構、これらリードフレームや樹脂の金型内への搬送および樹脂封止後のリードフレームを金型から搬出するための搬送機構、樹脂封止後のリードフレーム（成形品）をゲートブレイクするためのゲートブレイク機構、ゲートブレイク後のリードフレームを収容する成形品収容機構等が備わっている。

図１および図２においては、この樹脂封止金型１００を構成する上型と下型１０１のうち、下型１０１のみを図示している。

下型１０１は、主に、主プレート１０２と当該主プレート１０２に垂設された枠体１０６とから構成されている。主プレート１０２の上面略中央部には、凹部１０２Ａが設けられており、当該凹部１０２Ａにキャビティプレート１０４が嵌合している。このキャビティプレート１０４は、封止しようとするリードフレームの種類や半導体チップの種類等に応じて適宜取り替えることが可能とされている。即ち、当該キャビティプレート１０４を適宜取り替えることによって、封止しようとするリードフレームの種類や半導体チップの種類に応じたキャビティ１３４の形状を選択することが可能となっている。このキャビティプレート１０４には、主プレート１０２の長手方向に沿って、複数のキャビティ１３４が２列に配置されている。またこの２列のキャビティ１３４の間の位置に、ポット１３０が複数形成されている。このポット１３０は、夫々が２つのキャビティ１３４に対応している。また、このポット１３０の周囲には図示せぬヒータが設けられており、当該ポット１３０内の樹脂を溶融することが可能とされている。溶融した樹脂は、プランジャ１３１（図１および図２において示していない、図３参照）にて押し出されることとなる。またこのポット１３０と各キャビティ１３４との間にはランナ１３２が形成されており、ポット１３０内から押し出された樹脂が、当該ランナ１３２を介してそれぞれのキャビティ１３４へと流入可能に構成されている。

主プレート１０２の下側且つ枠体１０６の内側には、補助プレート１０５が設けられている。更にこの補助プレート１０５の下側に、ボルト１１４を介してエジェクトプレート１０８が連結している。補助プレート１０５とエジェクトプレート１０８との連結は、バネ１１２を介している。その結果エジェクトプレート１０８は、主プレート１０２に対して上下に動くことが可能である。エジェクトプレート１０８は、下側に位置する第１エジェクトプレート１０９と、上側に位置する第２エジェクトプレート１１０とがボルト１１４によって連結された構成とされている。なお、エジェクトプレート１０８の主プレート１０２に対する上下動は、リフト機構１４０（図２参照）によって実現される。また、バネ１１２は、図１にて示しているように複数配置されている。

平面視略四角形状の各キャビティ１３４には、当該キャビティ１３４の略四隅にそれぞれ４つのキャビティ用エジェクトピン１２２が配置されている。このキャビティ用エジェクトピン１２２の先端面は、バネ１１２によってエジェクトプレート１０８が主プレート１０２から最大限離間した状態でキャビティ１３４の表面（キャビティ１３４の底面）と一致する構成とされている。また各ランナ１３２には、夫々２本のランナ用エジェクトピン１２０が配置されている。このランナ用エジェクトピン１２０においても、その先端面が、エジェクトプレート１０８がバネ１１２によって主プレート１０２から最大限に離間した状態で、ランナ１３２の表面（ランナ１３２の底面）と一致するように構成されている。

また、図１にて示す符号１２６はリードフレーム用エジェクトピンであり、上記ランナ用エジェクトピン１２０およびキャビティ用エジェクトピン１２２と同様に、バネ１１２によってエジェクトプレート１０８が主プレート１０２から最大限に離間した状態で、リードフレーム用エジェクトピン１２６の先端面がキャビティプレート１０４の表面と一致するように構成されている。

一方、符号１２４として示したリードフレーム位置決めピン１２４は、バネ１１２によってエジェクトプレート１０８が主プレート１０２から最大限に離間した状態にあっても、金型表面、即ちキャビティプレート１０４の表面にその一部が突出（移動）する構成とされている。即ち、当該リードフレーム位置決めピン１２４が、下型１０１の表面に配置されるリードフレーム（図示しない）に設けられた「位置決め穴」に嵌合することによってリードフレームの位置（金型に対する水平方向の位置）を規制することが可能とされている（位置決め機構）。

前述した各種ピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム位置決めピン１２４、リードフレーム用エジェクトピン１２６）は、全てエジェクトプレート１０８に固定されており、当該エジェクトプレート１０８の動きに伴って金型表面（図２においては上方向）に突出（移動）することが可能とされている。

<樹脂封止金型の作用>
プレス機構によって上型と下金型１０１とが離間された状態で、樹脂封止前のリードフレームを供給するための被成形品供給機構から供給されたリードフレーム１５０および封止材料としての樹脂を供給する樹脂供給機構から供給された樹脂１６０が、当該樹脂封止金型１００へと搬送される。リードフレーム１５０は搬送機構によって下型１０１の表面に載置される。このとき、リードフレームに設けられている「位置決め穴」１５０Ａ（図３参照）が、リードフレーム位置決めピン１２４に嵌合する形で位置が決定される。一方、封止材料としての樹脂１６０は、それぞれのポット１３０内へと供給される。その後搬送機構が金型間から退避した後、プレス機構によって上金型と下金型１０１とが当接しリードフレーム１５０をクランプする。同時に、ポット１３０に供給された樹脂１６０は、図示せぬヒータの作用によって溶融される。

上金型と下金型１０１によってリードフレーム１５０がクランプされた後、ポット１３０内にて溶融した樹脂１６０が、プランジャ１３１によって押圧され当該溶融した樹脂１６０がランナ１３２を介して各キャビティ１３４へと流入する。それぞれのキャビティ１３４に樹脂１６０が充填されたタイミングで、プランジャ１３１の押圧が停止され、樹脂が硬化するまで暫時待機する。

流入した樹脂１６０が硬化したタイミングを見計らって、プレス機構によって上金型と下金型１０１とが離間される。このとき、例えば上金型の表面にも複数のエジェクトピンを設け、プレス機構による離間のタイミングと同調して当該上金型に備わるエジェクトピンを突出（移動）させるような構成を採用してもよい。

一方、樹脂封止後のリードフレーム１５０は、充填された樹脂の存在によって下金型１０１の表面に密着している。即ち、キャビティ１３４に充填された樹脂１６０やランナ１３２に残存している樹脂１６０が金型表面に密着することによってリードフレーム１５０全体が下金型１０１の表面に密着している。そのため各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）を金型表面へと突出（移動）させる。この動作により樹脂封止後のリードフレーム１５０全体を無理なく離型させることが可能となっている。

これら各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）の突出（移動）は、リフト機構１４０によって第１エジェクトプレート１０９の底面が押し上げられることによって行われる。即ち、リフト機構１４０がエジェクトプレート１０８を押上げることによって、エジェクトプレート１０８がバネ１１２の力に打ち勝って主プレート１０２側へと移動し、各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）が同時に同じタイミングで同じ量だけ吐出する。その結果、図３Ｂにて示したように、樹脂封止後のリードフレーム１５０は、各エジェクトピン１２０、１２２、１２６に支持された状態でリフトされる。

このとき、本実施形態においてはリードフレーム１５０の水平方向の位置を決めているリードフレーム位置決めピン１２４においても、各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）と同じタイミングで同じ量だけ突出（移動）するため、リードフレーム１５０のリフトによって当該リードフレーム位置決めピン１２４による位置決め作用が失われることはない。即ち、リードフレーム１５０がリフトされた状態においても、位置決め穴１５０Ａにリードフレーム位置決めピン１２４が嵌合している状態を維持することが可能となっている。その結果、リードフレーム１５０を正確に位置決め（水平方向に位置決め）したままの状態で、リフトさせることが可能となっている。これによりチャック機構（搬送機構）１８０によって樹脂封止後のリードフレームを把持して搬送する際に、チャック機構１８０が正確且つ容易に当該リードフレーム１５０を把持することが可能となっている。

なお上記説明した実施形態においては、各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）と、リードフレームの水平方向の位置を定めるためのリードフレーム位置決めピン１２４とが共通のリフト機構１４０によって突出（移動）する構成とされていた。このような構成とすることによって、別途リードフレーム位置決めピン１２４を突出（移動）させるための機構を備える必要がなく簡易な構成で金型を構成できるというメリットがある。例えば、図４にて示したリードフレーム用エジェクトピン２５をそのまま利用する形で当該リードフレーム用エジェクトピン２５の先端を突起させ、当該突起をリードフレーム位置決めに利用するような構成とすれば、最小限の構成の変更で本発明の効果を発揮することが可能となる。

勿論、各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）とリードフレーム位置決めピン１２４とがそれぞれ別の機構によって突出（移動）されるような構成を採用することも可能である。そのような構成とすれば、各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）のエジェクトタイミングおよびエジェクト量とリードフレーム位置決めピン１２４のエジェクトタイミングおよびエジェクト量との微調整が容易となる。例えば、リードフレームの種類等によって最適なタイミングや突出量（移動量）を調整することが可能となる。

このように、樹脂封止金型１００を使用して樹脂封止を行なう場合には。樹脂封止後のリードフレーム１５０を金型表面から離型するために各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）を突出（移動）させる工程と、当該各エジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）の突出（移動）と連動して、金型に対するリードフレーム位置決めピン１２４を、（例えば同時に）突出（移動）させる工程と、が含まれている。

なお、上記説明した実施形態においては複数種類のエジェクトピン（ランナ用エジェクトピン１２０、キャビティ用エジェクトピン１２２、リードフレーム用エジェクトピン１２６）が設けられているが、このこと自体は本発明にとって必須の構成要素とはならない。例えばキャビティ用エジェクトピン１２２しか存在しない場合でも、当該キャビティ用エジェクトピン１２２とリードフレーム位置決めピン１２４とが連動して突出（移動）すれば本発明の効果を発揮することが可能である。

また、上記実施形態においては、所謂「トランスファ型」の樹脂封止金型を例に説明しているが、本発明の適用はこの形式の樹脂封止金型に限定されるものではない。

本発明は、半導体チップを搭載した被成形品を樹脂にて封止する樹脂封止装置に使用する金型として好適である。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型の平面図 本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型の側断面図（図１における矢示II-II線） 本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型における、エジェクトピンによる樹脂封止後の被成形品のエジェクト状態を模式的に示した図 本発明を適用していない樹脂封止金型における、エジェクトピンによる樹脂封止後の被成形品のエジェクト状態を模式的に示した図

符号の説明

１００…樹脂封止金型
１０１…下金型
１０２…主プレート
１０４…キャビティプレート
１０５…補助プレート
１０６…枠体
１０８…エジェクトプレート
１０９…第１エジェクトプレート
１１０…第２エジェクトプレート
１１２…バネ
１１４、１１５…ボルト
１２０…ランナ用エジェクトピン
１２２…キャビティ用エジェクトピン
１２４…リードフレーム位置決めピン
１２６…リードフレームエジェクトピン
１３０…ポット
１３１…プランジャ
１３２…ランナ
１３４…キャビティ
１４０…リフト機構
１５０…リードフレーム
１５０Ａ…位置決め穴
１５２…半導体チップ
１６０…樹脂
１８０…チャック機構

Claims (6)

1. 半導体チップが搭載された被成形品をクランプした上で、当該被成形品の一部を樹脂にて封止するための樹脂封止金型であって、
   樹脂封止後の前記被成形品を金型表面から離型するためのエジェクトピンと、
   当該金型に対する前記被成形品の水平方向の位置を確定する位置決め機構と、を備え、
   離型する際に、前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと連動して前記エジェクトピンの移動する方向と同じ方向に移動する
   ことを特徴とする樹脂封止金型。
2. 請求項１において、
   前記位置決め機構が、前記被成形品の一部を貫通する位置決めピンである
   ことを特徴とする樹脂封止金型。
3. 請求項１または２において、
   前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと共通の機構によって移動する
   ことを特徴とする樹脂封止金型。
4. 請求項２において、
   前記位置決め機構が、前記エジェクトピンと別の機構によって移動する
   ことを特徴とする樹脂封止金型。
5. 半導体チップが搭載された被成形品をクランプした上で、当該被成形品の一部を樹脂にて封止するための樹脂封止金型の使用方法であって、
   樹脂封止後の前記被成形品を金型表面から離型するためにエジェクトピンを移動させる工程と、
   当該エジェクトピンの移動と連動して、当該金型に対する前記被成形品の水平方向の位置を確定する位置決めピンを移動させる工程と、を含む
   ことを特徴とする樹脂封止金型の使用方法。
6. 請求項５において、
   前記エジェクトピンと前記位置決めピンとが、同時に移動する
   ことを特徴とする樹脂封止金型の使用方法。
   

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